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电子外后视镜对整车风噪的影响分析
2021-11-06 19:47:31· 来源：汽车CFD技术之家
（作者：关鹏，潘雷，顾彦，相龙洋，吴雪明，金鑫，梁新华）（上汽乘用车技术中心） 摘 要：电子外后视镜因其诸多优点，使之成为量产车的配置成为可能。本文以某
（作者：关鹏，潘雷，顾彦，相龙洋，吴雪明，金鑫，梁新华）
（上汽乘用车技术中心）
摘 要：
摘 要：
电子外后视镜因其诸多优点，使之成为量产车的配置成为可能。本文以某款电子外后视镜为列，分析其对整车风噪的影响，进一步考察其产生噪声源的机理。经与实验结果比较表明，安装于三角窗区域的电子外后视镜对整车风噪的改善不明显，其影响噪声源主要是通过对 A 柱尾涡结构实现的。
本文通过仿真与试验的对比分析提出：试验车辆外后视镜对风噪性能的影响主要是通过其对 A 柱尾涡结构的影响，镜体本身非主要因素(不考虑镜体密封性能的影响)；局部气流结构的变化是噪声源变化主要原因。
1 仿真分析
1.1 仿真模型
1.1.1 几何模型
分析模型为整车模型，主要考察 A 柱、后视镜侧窗区域流场及声场，加密区域如图 1 阴影部分所示。加密区域边界层总厚度为 2mm，边界层数为 10 层，增长率为 1.3。计算域入口速度为 140kph，稳态计算采用标准 k -e。
仿真分析模型与试验模型保持一致包括：原状态后视镜（图 2a），优化后视镜（图 2b），电子外后视镜（图 2c）以及无后视镜（图 2d）工况。四种后视镜模型如图所示：
1.1.2 湍流模型
稳态计算残差趋于收敛后，综合考虑计算时间及计算精度，采用 SST k -W
的改进模型 IDDES 计算瞬态流场及声场。
1.2 仿真结果
1.2.1 有后视镜结果分析
首先对比原后视镜（a），优化后视镜(b)与电子外后视镜(c)。整车风噪以偶极子声源为主，且后视镜更改影响的主要区域为侧窗附近。提取侧窗表面的湍流载荷声源可以看出（如图 3），声源在三个后视镜的侧窗表面呈规律性分布，主要集中于侧窗斜上方，安装后视镜基座三角盖板与侧窗过渡区域及平行于水切上方区域。
结合表面声压分布（如图 4），三个后视镜的表面声压分布趋同，原后视镜在三角盖板与侧窗过渡区域变化比较明显。
从三个后视镜流线图（如图 5）可知，来流翻越 A 柱，经镜柄阻挡后，会形成两股扰动的气流。一股位于侧窗斜上方，在该区域形成声源；另一股平行且靠近水切上方，在该区域也形成声源。
不同之处在于，镜柄阻挡附近 A 柱尾涡的下行通道，使得该气流在三角盖板与侧窗交界处发生变化并形成主要声源，同时下游的流场发生变化，从速度场
(如图 6)可以看出，优化或电子外后视镜可以影响脉动气流对侧窗的冲击。
1.2.2 无后视镜结果分析
对比原后视镜与无后视镜声源在侧窗表面分布可以看出（如图 7），无后视镜在侧窗表面的湍流载荷声源主要分布在侧窗表面斜上方。与原后视镜声源比较，该声源分布位置整体向 Z 轴下方偏移，分布范围增大。
表面声压分布（如图 8）也与原后视镜有明显变化。无后视镜表面声压主要集中在三角盖板与侧窗过渡处以及侧窗斜上方。原后视镜在三角盖板与侧窗过渡处为主声压分布区，在整个侧窗分布呈辐射状。
流线图（如图 9）所示，无后视镜流线翻越 A 柱后没有被镜柄扰动，汇聚为
A 柱尾流的羊角涡，且该尾涡整体下沉，覆盖范围较大，是形成声源的主要原因。与原后视镜在三角盖板与侧窗交界区域的流线形态有明显不同。
速度场（如图 10）分布显示，原后视镜在该区域有明显的脉动气流分布。无后视镜在该区域主要呈贴体流动。
2 试验
2.1 试验环境
声学风洞对于流场与背景噪声的要求较高，流场中湍流强度低于 0.2%，流场均匀性性小于 0.3%。背景噪声 58d B(A)@140KPH,测试段满足半自由声场的要求。本试验在 CAERI 风洞完成（图 11），该风洞为 3/4 开口回流风洞。
2.2 试验设计
试验的主要目的是考察电子外后视镜对整车风噪的影响。后视镜的更改主要涉及两类局部流场结构的改变，一类是后视镜本体及后视镜尾流的变化，另外一类是侧窗表面 A 柱尾流的变化。基于以上原因，本文在原后视镜及电子外后视镜工况的基础上，增加了优化原后视镜（后视镜镜头靠近侧窗表面外形优化）和无后视镜两种工况。
此次试验为油泥模且对后视镜及安装区域充分密封，避免了密封因素对风噪的影响。
2.3 试验工况
试验风速为 140KPH,油泥模型为带声学舱的整车。后视镜安装在侧窗，试验工况包括原后视镜(a)，优化后视镜(b)，电子外后视镜(c)及无后视镜(d)，如图 12 所示：
2.4 试验结果
本次试验主要从总声压级(d BA)和语音清晰度（AI）两个参数评估乘员舱风噪水平。试验结果显示（如图 13）：原后视镜风噪水平劣于其它 3 种工况，无后视镜风噪水平优于其它 3 种工况。优化后视镜与电子外后视镜对比，总声压级相当，语音清晰度略优于电子外后视镜。电子外后视镜与原后视镜的外形主要区别在于有无镜头。从结果可判断镜头尾流区域及镜头本体（除镜柄外的后视镜）在此次试验中不是影响整车风噪的主要原因。
此次后视镜更改影响的主要频率范围在中高频区域(如图 14)。
3 总结
本文的研究对象为电子外后视镜对整车风噪的影响。为进一步考察电子外后视镜风噪形成的机理，对四类代表性工况分别进行了研究。通过仿真分析与试验相结合的方法，具体分析了四种工况的声场与流场，通过对比结果的共性与差异，结论如下：
1.电子外后视镜与优化后视镜、原后视镜对比仿真分析与试验数据可知，此次试验中后视镜镜头并非主要声源。
2.电子外后视镜对整车风噪的影响主要通过镜柄对 A 柱尾涡气流的扰动实现。A 柱尾涡对侧窗的作用是形成声源的主要原因。
3.有后视镜（包括电子外后视镜）工况，气流翻过 A 柱下端遇镜柄阻挡，经扰动后部分平行沿水切直行，部分形成 A 柱尾涡。这两部分气流作用于侧窗，形成声源。并且在三角盖板与侧窗过渡区形成主要声源区。
4.无后视镜工况气流翻过 A 柱下端无镜柄阻挡，形成上行的 A 柱尾涡区。该区域气流与侧窗作用，是声源的主要来源。
本文未对后视镜镜柄的安装位置，后视镜内侧与侧窗距离以及内侧与侧窗夹角等影响 A 柱尾涡流场的因素做进一步讨论，相关问题有待后续研究。
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